JPH1083538A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光ディスク円周方向回りの回転機能を持つ並進型２次元
アクチュエータで焦点制御のみをかけた状態でトラッキ
ングアクチュエータで加振し、傾きセンサの出力から重
心と推力中心のずれをもとめ、ずれ量とトラッキングア
クチュエータの電流の積をフィードフォワードしてシー
ク中の対物レンズの傾きを抑える。 【課題】シーク時にトラック方向の高加速度が加わるこ
とによる対物レンズの傾きを抑える。 【解決手段】光ディスク円周方向回りの回転機能を持つ
並進型２次元アクチュエータで焦点制御のみをかけた状
態でトラッキングアクチュエータで加振し、傾きセンサ
の出力から重心と推力中心のずれをもとめ、シーク時に
ずれ量とトラッキングアクチュエータの電流の積をチル
トアクチュエータにフィードフォワードする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ディスク装置の対
物レンズの傾きを抑え、高いトラック密度を実現すると
ともに高速シークを可能とする位置決め機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置は微小な光スポットを用
いて回転する光ディスク上にデータを記録し、ディスク
上のデータを読み出す。対物レンズの光軸が光ディスク
の法線から傾くとコマ収差が発生し、光スポットは円形
から歪んで対物レンズが光ディスクから傾く方向によっ
て読みだし信号に歪みを発生させたり、隣のトラックの
情報が漏れこんだりして、データを読み誤る原因とな
る。

【０００３】ディスクの直径が大きいプラスチック板を
使うビデオディスクではディスクが重量のため歪んで外
周側では傾いてしまう。そのため光ヘッドに設けたチル
トセンサでディスクの傾きを検出し、光ヘッド全体がデ
ィスクに対して直角に向くように光ヘッドを半径方向に
移送する送り機構のガイド軸を半径方向に傾き制御する
ことが行われている。ディスクの傾き以外にも、対物レ
ンズが対物レンズの光軸方向や半径方向に移動したり、
大きな加速度が重心からずれた位置に加わることにより
傾くことがある。そこで特開平６−２５９７９６では対
物レンズに光を反射する鏡面を設け、光ヘッドの固定部
に設けた光源から出た光を対物レンズおよび光ディスク
に反射させて戻って来た光のずれ量によって対物レンズ
と光ディスクの相対的な傾きを検出し、対物レンズをデ
ィスクに対して直角になるように傾きを制御する方式が
述べられている。また光ディスクの傾きを追従中のトラ
ックへの隣接トラックからの漏れ込み（クロストーク）
を検出しクロストークが最小になるように対物レンズの
傾きを制御する方式が特開平７−５００２６に述べられ
ている。

【０００４】一方、対物レンズを光ディスクに対し直角
に傾ける手段については特開平６−２５１４０５に磁気
回路の磁気ギャップ中に焦点合わせ用コイルおよびトラ
ッキング用コイルに加えて半径方向傾き駆動用コイルを
設けた対物レンズ駆動装置の例が述べられている。さら
に前記２次元アクチュエータでは対物レンズを傾ける
と、対物レンズが可動部の上端にあるためトラック方向
に移動してしまうことを防ぐために傾けるための入力に
あわせてトラッキングのための入力を同時に対物レンズ
駆動装置に加える制御方法が特開平７−２０１０５６で
述べられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べられている
技術は、光スポットを目標トラックに追従させデータの
読み出しを行う時に有効な要素技術である。しかしシー
クの高速化に対する配慮はされておらず、シーク時に発
生する高加速度２次元アクチュエータにおけるディスク
円周方向回りの回転を防止して、目的トラック位置に位
置決め完了時の対物レンズ傾きを抑制し、直ちにデータ
の記録あるいは読みだしを可能にすることが本発明の課
題である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】対物レンズを前記ディス
ク上にほぼ同心状に設けられたトラック上に位置付け
し、前記対物レンズを特定周波数で前記第２の駆動手段
で駆動して、前記第２の検出手段の出力の前記周波数成
分を抽出し、前記抽出量とシーク時の対物レンズ駆動方
向加速度の積に比例した電流を前記第３の駆動手段に加
えて、対物レンズのシーク時の傾きを低減することが実
現できる。

【０００７】また２つの平板状に巻いたコイルを対物レ
ンズ駆動装置の可動部上に、光ディスク半径方向に並置
し、前記２つのコイルの相互に隣接部分に対向して前記
隣接コイル部を磁束が貫くように磁石を置き、前記磁石
のディスク半径方向片側の前記対物レンズ光軸方向上側
と、反対側の対物レンズ光軸方向下側にそれぞれ前記磁
石と反対磁極の磁石を前記コイルの相隣接しない部分に
対向してそれぞれ設け、２つのコイルを独立の駆動回路
により駆動し、２つの前記コイルに加える電流の和を前
記第２の駆動手段の入力とし、差を前記第３の駆動手段
の入力とすることにより高加速度の第２の駆動手段と第
３の駆動手段を持つ対物レンズ駆動装置を実現できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の１実施例を図１〜図６を
用いて説明する。

【０００９】光ディスク装置の機構部はスピンドルモー
タ２、可動ヘッド４、固定ヘッド３、ベース６から構成
される。スピンドルモータは上部に光ディスク１を交換
可能に保持し、一定の速度で回転させる。光ディスク１
の中心はスピンドルモータ２の回転中心と通常ずれてし
まい、これを偏心と呼ぶ。光ディスク上にはほぼ同心状
にデータトラックが形成されている。以下の説明におい
て光ディスク円周方向を軸とする回転をチルトあるいは
傾きと呼ぶ。

【００１０】可動ヘッド４はチルトアクチュエータ機能
を持つ２次元アクチュエータ５と中点センサ７、そして
立ち上げミラ４１を搭載したキャリッジケース４２とキ
ャリッジケース４２にとりつけられた駆動コイル４３お
よびガイド用ボールベアリング６１から構成される。２
次元アクチュエータ５は対物レンズ５１の光軸方向（焦
点合わせ方向）と光ディスク１の半径方向（トラッキン
グ方向）に並進移動するタイプであり、金属ワイヤ製の
４本の平行ばね５６により対物レンズを焦点あわせ方向
とトラッキング方向の並進自由度とディスク円周方向を
軸とする回転（チルト）自由度を持たせて支持してい
る。２次元アクチュエータ５は可動コイル形の駆動方式
を用いており、対物レンズホルダ５５に焦点あわせ駆動
コイル５３１およびトラッキングコイル５２１、５２２
が固着され、対応する磁気回路５８がキャリッジケース
に固着されている。チルトアクチュエータの構成は後述
する。中点センサ７は対物レンズの半径方向の変位を検
出する。中点センサと一体に形成されたチルトセンサは
対物レンズのディスク半径方向の傾きを検出する。チル
トセンサの構成も後で述べる。立ち上げミラ４１は固定
ヘッド３から半径方向に入射したレーザ光を光ディスク
に垂直な方向に対物レンズ５１に向けて反射させ、光デ
ィスク１で反射し対物レンズ５１を通ったレーザ光を固
定ヘッド３に向けて反射させる。駆動コイル４３はベー
スに固定された図示していない磁気回路と対となって可
動コイル形のコースアクチュエータを構成する。ボール
ベアリング６１はベース６に固定された２本のガイド軸
と係合して可動ヘッド４を半径方向に低摩擦力かつ高精
度で案内する。

【００１１】固定ヘッド３は光源および検出部から構成
される。光源の半導体レーザから出た光はコリメート部
で平行光にされ、可動ヘッド４に向けて出射する。可動
ヘッド４から戻った光は検出部にて、サーボ情報とデー
タ情報に変換される。サーボ情報は焦点ずれ信号とトラ
ックずれ信号である。トラックずれ信号は光スポットが
トラックを横切る毎に、正弦波状の信号１周期分を発生
する。データ情報検出部ではトラックに光スポットを追
従させた状態でトラックの番号を検出し、目的のトラッ
クであることを確認する。

【００１２】上記の機構部を制御して目的のトラックに
光スポットを移動・位置決めさせる制御装置は図３に示
すように焦点制御、フォローイング（トラッキング）
部、シーク部、中点ロック部、および傾き制御部から構
成されている。

【００１３】一般の光ディスク装置と同様にトラック移
動本数は光スポットがトラックをよぎる毎に光ヘッドか
ら出力される正弦波状のトラックずれ信号をカウントす
ることにより検出され、これを目標トラックまでの移動
すべきトラック本数から減算して目標トラックまで残っ
ているトラック本数を残トラック本数検出部で検出す
る。この値を用いて測定した光スポットの速度と目標速
度との差を増幅してトラッキングアクチュエータ５４及
びコースアクチュエータ４３に加える。

【００１４】中点ロック制御部は立ち上げミラで反射し
対物レンズに入射するレーザ光の中心から対物レンズが
半径方向にずれないように、対物レンズの半径方向の変
位を中点センサ７２で検出し位相進み回路とゲイン設定
を含んだ制御回路８４を通してコースアクチュエータ４
３をフィードバック制御する。

【００１５】非干渉化回路Ｃ１でシーク制御部８３が加
速時あるいは減速時の目標速度パターンで設定している
加速度に相等するフィードフォワード信号を出力し、ト
ラッキングアクチュエータ５４とコースアクチュエータ
４３に出力する。これによって、トラッキングアクチュ
エータの推力中心と可動部重心が一致していればトラッ
キングアクチュエータ５４とコースアクチュエータ４３
は非干渉化され、単一のアクチュエータを制御している
場合と同様の理想的な応答を実現することができる。

【００１６】トラッキングアクチュエータの推力中心の
可動部重心からのずれ量の計算手順を図６に示す。面ぶ
れの小さいディスクの内周で、焦点合わせをし、トラッ
キング制御をしない状態でトラッキングアクチュエータ
にトラック方向に所定の振幅ａｃおよび周波数ωの正弦
波状のトラック方向加速度を加え、その時の対物レンズ
の傾きの同一周波数成分ｒｃを検出する。推力中心と重
心のずれ量ｅｃは次式で推定できる。ここでｍは２次元
アクチュエータ可動部の質量、Ｊは同じく重心を通るチ
ルト方向の慣性モーメントである。周波数ωはチルト方
向の振幅周波数の３倍程度以上にすると、支持ばねが重
心に対してアンバランスであってもその影響を小さくで
きる。傾きの周波数ω成分ｒｃはチルトセンサの出力Ａ
６を中心周波数ωのバンドパスフィルタに通す事により
抽出することができる。

【００１７】

【数１】

【００１８】上記の手順で推力中心と重心のずれ量ｅｃ
を推定した後はトラックフォローイング制御ループおよ
びチルト制御ループを閉じて通常の動作に入る。数１で
求めたずれ量ｅｃとトラッキングアクチュエータのシー
ク時の加速度ａｄの積からシーク時のトラッキングアク
チュエータに加わるディスク円周方向回りの回転加速度
ａｒが推定できるのでチルトアクチュエータに前記回転
加速度に相当する電流Ｉｔを加えて回転を抑える。トラ
ッキングアクチュエータのシーク加速度は駆動電流Ｉｄ
に比例するから対物レンズの回転をおさえるための電流
は次式で決定できる。ここでＫｅはトラッキングアクチ
ュエータの推力定数、Ｋｔはチルトアクチュエータのト
ルク定数である。

【００１９】

【数２】

【００２０】図３においてトラッキングアクチュエータ
の加速度はシーク非干渉化制御部Ｃ１から出力され、ゲ
インＫ２を乗じてチルトアクチュエータ５２に加えられ
る。数１で求めた推力中心と重心のずれ量ｅｃに比例し
てチルト非干渉制御部Ｃ２のゲインＫ２は変えられる。
Ｋ２の設定はマイクロコントローラとＤＡ変換器によっ
て行う事ができる。図３はトラックフォローイング時は
トラック方向の加速度が小さいため上記のフィードフォ
ワード制御なしでフィードバック制御のみで精度を確保
できるので、チルト防止のための上記フィードフォワー
ドを行わない構成になっているが、常時チルト防止の上
記フィードフォワードを行うことも可能である。その場
合は図３フォローイング制御部の出力を常時非干渉化制
御部Ｃ１に入力することになる。光ディスクの反りが半
径方向に大きい場合は上記の測定を半径を変えて複数回
（最低限最内周と最外周の２回）行い、たとえば直線補
間により、各半径位置での推力中心と重心のずれ量ｅｃ
の推定値を求め、逐次数２によりチルト補正のフィード
フォワード信号をチルト制御アクチュエータに加えるこ
とによりさらに高精度にチルトを抑えることが可能にな
る。

【００２１】一般的にはトラッキングアクチュエータの
推力中心は重心にほぼ一致しているためトラッキングア
クチュエータからチルトに与える影響は絶対値としては
小さい値であるが、チルトアクチュエータからトラッキ
ングに与える影響は対物レンズが可動部の上端にあるた
め大きい。そのためチルト制御を行う場合はチルト非干
渉制御部Ｃ２のゲインＫ１を通すフィードフォワードは
不可欠である。

【００２２】チルトアクチュエータは図２に示すように
２組の並んだ２つの平板状トラック方向駆動コイル５２
１、５２２と磁気回路５８から構成される。平板状トラ
ック方向駆動コイル５２１、５２２の中央隣接コイル部
はセンタヨーク５８３ｃと主たる磁石５８１で構成され
た磁気ギャップ内にあり、バックヨーク５８３ｂの一方
側上方およびもう一方側下方に中央の隣接コイル部と逆
極性の磁石５８２ｕおよび５８２ｂが平板状トラック方
向駆動コイル５２１、５２２の外側電線部に対向して設
けられている。前記２つのトラック方向駆動コイルはそ
れぞれ個別に電流を制御される。２つのトラック方向駆
動コイルのうち磁石５８２ｕに対向している側を大きく
し、磁石５８２ｂ側を小さくすると上側の推力が大き
く、下側の推力が小さくなるため、焦点合わせ方向とト
ラッキング方向にそれぞれ直交する軸回りの回転すなわ
ちチルトトルクが発生する。２つのコイルに流す電流の
和を一定にしておけばトラック方向の推力は一定に保つ
ことができ、回転と並進方向の駆動をそれぞれ独立に行
うことができる。可動部のコイルに特別に回転用のコイ
ルを設ける必要がないため可動部を軽量にすることがで
き、小型で高加速度のアクチュエータを実現することが
できる。対物レンズの光軸に対し軸対称に前記駆動コイ
ルと磁気回路の対を配置すると焦点あわせ駆動コイルの
推力が磁気回路の幅方向に均一でなくても焦点あわせ方
向の推力の合力は対物レンズの光軸と一致するので高精
度の姿勢精度を確保できる。

【００２３】対物レンズのディスク半径方向の傾きを検
出するセンサは小型で軽量でなければならない。その具
体的例を第４図に示す。この例は光源７３１と光検出器
７４１、７４２の対を上に、光源７３２と光検出器７４
３、７４４の対を下に配置し、光源と光検出器の間に２
次元アクチュエータの可動部から光ディスク１の半径方
向側に設けられた板７２の先端の光軸と平行な切片７２
１が挿入される。切片７２の細長い直線部７２１は光源
７３１および７３２から出た光の中央部を遮光し、光検
出部７４１および７４２そして７４３および７４４にそ
れぞれ同光量が入射するように最初調整される。光検出
器７４１と７４２の差を第１の検出出力、光検出器７４
３と７４４の差を第２の検出出力とし、２つの検出出力
の和は対物レンズの半径方向の変位を表し、差は半径方
向の傾きを表す。検出出力を大きくするためには、光源
と光検出器の間隔をできるだけ小さくすることが望まし
いが、可動部の板と接触しやすくなるため、１ｍｍ前後
の間隔が必要である。別のセンサ例として第５図を示
す。この例は、２次元アクチュエータの可動部に平面反
射鏡７５を設け、固定光源７３から出た光を対物レンズ
の光軸と平行で光ディスク半径方向と斜めな前記平面反
射鏡７５にディスクと平行な方向から入射させ、反射光
のディスクに平行な方向の変位から対物レンズのディス
ク半径方向変位を測定し、反射光の上下方向変位から対
物レンズのディスク半径方向の傾きを測定する。反射光
のディスクに平行な方向の変位は一方が対物レンズの光
軸と平行である直交する分割線を持つ４分割光検出器の
ディスクに平行な方向の差、図５の例では光検出器７４
５と７４７の和と光検出器７４６と７４８の和の差とし
て検出できる。同様に、反射光の上下方向変位から対物
レンズのディスク半径方向の傾きは対物レンズの光軸方
向の差、すなわち光検出器７４５と７４６の和と光検出
器７４７と７４８の和の差で検出できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明により小形で軽量のディスク半径
方向の傾きを制御可能な対物レンズ駆動装置を実現で
き、かつシーク中に発生する対物レンズのディスク半径
方向傾きの発生を抑えることが可能になるため、高速シ
ークを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスクの機構部の構成説明図である。

【図２】傾き制御２次元アクチュエータの実施例であ
る。

【図３】チルト制御を含む本発明実施例である。

【図４】傾きセンサの１実施例である。

【図５】傾きセンサの別の実施例である。

【図６】重心と推力中心のずれを推定する手順である。

【符号の説明】

５１…対物レンズ、 ５２…チルトアクチュエータ（傾
きアクチュエータ）、５４…トラッキングアクチュエー
タ、７１…チルトセンサ、７２…中点センサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】常時回転している光ディスクと前記光ディ
   スクに対向して対物レンズを前記光ディスクの法線方向
   と半径方向に並進運動自由度を持ち前記光ディスクの円
   周方向周りの回転自由度を持つ弾性支持体で支持すると
   ともに、前記対物レンズを前記法線方向に駆動する第１
   の駆動手段と半径方向に駆動する第２の駆動手段および
   前記対物レンズを前記光ディスクの円周方向周りに回転
   駆動する第３の駆動手段を備えた対物レンズ駆動装置を
   搭載したヘッド内に、前記対物レンズの前記光ディスク
   半径方向の前記ヘッドに対する相対変位を検出する第１
   の検出手段と前記対物レンズの前記光ディスクの円周方
   向周りの回転角を検出する第２の検出手段を備え、ヘッ
   ドを前記半径方向に大きく移動するための第４の駆動手
   段を備えた光ディスク装置において対物レンズを前記デ
   ィスク上に焦点合わせし、前記対物レンズを特定周波数
   で前記第２の駆動手段で駆動して、前記第２の検出手段
   の出力の前記周波数成分を抽出し、前記抽出量とシーク
   時の対物レンズ駆動方向速度の積に比例した電流を前記
   第３の駆動手段に加えることを特徴とする光ディスク装
   置。
2. 【請求項２】常時回転している光ディスクと前記光ディ
   スクに対向して対物レンズを前記光ディスクの法線方向
   と半径方向に並進運動自由度を持ち前記光ディスクの円
   周方向周りの回転自由度を持つ弾性支持体で支持すると
   ともに、前記対物レンズを前記法線方向に駆動する第１
   の駆動手段と半径方向に駆動する第２の駆動手段および
   前記対物レンズを前記光ディスクの円周方向周りに回転
   駆動する第３の駆動手段を備えた対物レンズ駆動装置を
   搭載したヘッド内に、前記対物レンズの前記光ディスク
   半径方向の前記ヘッドに対する相対変位を検出する第１
   の検出手段と前記対物レンズの前記光ディスクの円周方
   向周りの回転角を検出する第２の検出手段を備え、ヘッ
   ドを前記半径方向に大きく移動するための第４の駆動手
   段を備えた光ディスク装置において２つのコイルを対物
   レンズ駆動装置の可動部上に、光ディスク半径方向に並
   置し、前記２つのコイルの片側コイルの前記対物レンズ
   光軸方向上側と、反対側コイルの対物レンズ光軸方向下
   側にそれぞれ磁石を対向してそれぞれ設け、２つのコイ
   ルを独立の駆動回路により駆動し、２つの前記コイルに
   加える電流の和を前記第２の駆動手段の入力とし、差を
   前記第３の駆動手段の入力とすることを特徴とする光デ
   ィスク装置。
3. 【請求項３】２つの平板状に巻いたコイルを対物レンズ
   駆動装置の可動部上に、光ディスク半径方向に並置し、
   前記２つのコイルの相互に隣接部分に対向して前記隣接
   コイル部を磁束が貫くように磁石を置き、前記磁石のデ
   ィスク半径方向片側の前記対物レンズ光軸方向上側と、
   反対側の対物レンズ光軸方向下側にそれぞれ前記磁石と
   反対磁極の磁石を前記コイルの相隣接しない部分に対向
   してそれぞれ設け、２つのコイルを独立の駆動回路によ
   り駆動し、２つの前記コイルに加える電流の和を前記第
   ２の駆動手段の入力とし、差を前記第３の駆動手段の入
   力とすることを特徴とする特許請求項２に記載の光ディ
   スク装置。